식물 큐티클

Plant cuticle
케일잎의 왁스한 큐티클에 물방울이 맺혀 있다.

식물 큐티클은 주변엽이 없는 잎, 어린 싹 및 기타 공중식물 기관(여기서는 토양 또는 기타 기질에 매립되지 않은 모든 식물 부분을 의미)의 가장 바깥쪽 피부층(상피)을 덮는 보호막입니다.이 필름은 왁스를 함침한 지질과 탄화수소 중합체로 구성되며 표피세포에 의해 독점적으로 합성된다.[1]

묘사

유디콧 잎의 해부도

식물 큐티클은 모든 혈관 육지 식물의 1차 기관 외부 표면에 존재하는 왁스가 함침된 지질 폴리머 층입니다.그것은 또한 뿔이끼의 포자체 세대, 그리고 포자체와 이끼의[2] 배우자 세대 모두에서 존재한다. 식물의 큐티클은 식물의 조직을 펙티나아제나 셀룰라아제 같은 효소로 처리함으로써 온전하게 분리될 수 있는 식물의 일관된 외피를 형성한다.

구성.

큐티클은 수용성 왁스로 함침되고 덮인 불용성 큐티큘라 막으로 구성되어 있습니다.에스테르와 에폭시드 결합에 의해 가교된 에스테르화된 오메가 하이드록시산으로 이루어진 폴리에스테르 폴리머인 Cutin은 큐티큘라 막의 [3][4]가장 잘 알려진 구조 성분이다.큐티클은 또한 [5]Cutan으로 알려진 비사포화 탄화수소 폴리머를 포함할 수 있습니다.큐티큘라 막에는 큐티큘라[6] 왁스가 함침되어 있으며 소수성 지방족 화합물인 에피큐티큘라 왁스로 덮여 있습니다. 에피큐티큘라 왁스는 일반적으로 체인 길이가 C16에서 [7]C36 사이인 탄화수소의 혼합물입니다.

큐티큘러 왁스 생합성

큐티큘러 왁스는 주로 알데히드, 알코올, 알칸, 케톤, [8][9]에스테르와 같은 매우 긴 사슬 지방산(VLCFA)에서 파생되는 화합물로 구성되어 있는 것으로 알려져 있습니다.또한 큐티큘러 왁스에는 테르페노이드, 플라보노이드 및 스테롤과 [9]같이 VLCFA 유도체가 아니므로 이들 VLCFA와 다른 합성 경로를 가진 다른 화합물이 존재한다.

큐티큘러 VLCFA 형성을 위한 생합성 경로의 첫 번째 단계는 [1]중엽소에 의한 C16 아실 사슬(팔미틴산)의 탈노보 생합성에서 일어나 표피 세포의 [9]내소체 망막에서 이러한 사슬의 확장으로 마무리된다.이 과정에 있다고 생각되는 중요한 촉매는 지방산연장효소([8][9][10]FAE) 복합체이다.

큐티큘러 왁스 성분을 형성하기 위해 VLCFA는 아실 환원 경로 또는 탈카르보닐화 [9]경로의 두 가지 식별 경로를 통해 수정된다.아실 환원 경로에서 환원효소는 VLCFA를 1차 알코올로 변환하고, 이후 왁스 합성효소를 [9][10]통해 왁스에스테르로 변환할 수 있다.탈카르보닐화 경로에서 알데히드가 생성되어 탈카르보닐화되어 알칸이 형성되고, 이어서 산화되어 2차 알코올 및 케톤을 [8][9][10]형성할 수 있다.왁스 생합성 경로는 내형질 망막에서 표피 [9]표면으로 왁스 성분을 운반하는 것으로 끝납니다.

기능들

식물 큐티클의 일차적인 기능은 표피 표면의 수분 증발을 방지하고 외부 수분과 용질이 [11]조직으로 유입되는 것을 방지하는 투수성 장벽이다.큐티클의 마이크로 및 나노 구조는 물 및 기타 분자의 투과성 장벽(물 손실 방지)으로서의 기능 외에도 외부 물, 먼지 및 미생물에 의한 식물 조직의 오염을 방지하는 특수 표면 특성을 가지고 있습니다.성스러운 연꽃의 잎(Nelumbo nucifera)과 같은 많은 식물의 공기 기관은 Barthlott와 Neinhuis(1997)[12]에 의해 기술된 초소수성과 자정 특성을 가지고 있다.연꽃 효과는 생체 모방 기술 재료에 응용된다.

모성 큐티클에 의해 제공되는 탈수 보호는 이끼 후나리아 습도계[2] 및 모든 혈관 식물의 포자체에서의 자손의 체력을 향상시킨다.혈관 파마에서 큐티클은 잎의 상단(인접 표면)에서 더 두꺼운 경향이 있지만 항상 더 두꺼운 것은 아닙니다.건조한 기후에 적응한 건생식물의 잎은 잎의 아래쪽에서 탈수될 위험이 높지 않은 습한 기후의 중생식물의 잎에 비해 더 같은 큐티클 두께를 가지고 있습니다.

밀랍 모양의 큐티클 시트는 바이러스 입자, 세균 세포, 포자의 침입과 곰팡이의 필라멘트에 저항하는 물리적 장벽을 형성하면서 방어 기능도 합니다.[13]

진화

식물 큐티클은 기공, 목질, 인골과 줄기 및 후기 잎 중엽 조직의 세포간 공간과 함께 4억 5천만 년 전에 식물들이 물속 생물과 [11]육지 생물 사이의 전환기에 진화한 일련의 혁신 중 하나입니다.이러한 특징들은 모두 수직 식물 새싹이 가스 교환 표면을 내부화하고, 방수 막에 감싸고, 증산과 CO2 교환 속도를 조절하는 가변 기공 조절 메커니즘인 기공 보호 세포를 제공함으로써 물을 보존하기 위한 공중 환경을 탐색할 수 있게 했다.

레퍼런스

  1. ^ a b Kolatukudy, PE(1996) 커틴과 왁스의 생합성 경로 및 환경 스트레스에 대한 민감도.인: 식물 큐티클.By G. Kerstiens, Oxford, BIOS Scientific Publishers, pp 83-108
  2. ^ a b Budke, J.M.; Goffinet, B.; Jones, C.S. (2013). "Dehydration protection provided by a maternal cuticle improves offspring fitness in the moss Funaria hygrometrica". Annals of Botany. 111 (5): 781–789. doi:10.1093/aob/mct033. PMC 3631323. PMID 23471009.
  3. ^ Holloway, PJ(1982) 식물 송곳니의 화학적 구성.Cutler, DF, Alvin, KL 및 Price, CE The Plant Cuticle.학술 프레스, 45-85페이지
  4. ^ Stark, RE 및 Tian, S(2006) 큐틴 생체고분자 매트릭스.인: Riderer, M&Muller, C (2006) 식물 큐티클의 생물학.블랙웰 출판사
  5. ^ Tegelaar, EW, et al.(1989) Agave Americana L.의 잎 큐티클에 있는 고분자 식물 성분의 구조적 설명에 있어 몇 가지 열분해 방법의 범위와 한계, 분석 및 응용 열분해 저널, 15, 29-54
  6. ^ Jetter, R, Kunst, L & Samuels, AL(2006) 식물 큐티큘러 왁스 조성.인: Riderer, M&Muller, C (2006) 식물 큐티클의 생물학.블랙웰 출판사, 145-181
  7. ^ 베이커, EA(1982) 식물 상피 왁스의 화학 및 형태학.Cutler, DF, Alvin, KL 및 Price, CE The Plant Cuticle.아카데미 프레스, 139-165
  8. ^ a b c Yeats, Trevor H.; Rose, Jocelyn K.C. (September 2013). "The Formation and Function of Plant Cuticles". Plant Physiology. 163 (1): 5–20. doi:10.1104/pp.113.222737. ISSN 0032-0889. PMC 3762664. PMID 23893170.
  9. ^ a b c d e f g h Kunst, L; Samuels, A. L (2003-01-01). "Biosynthesis and secretion of plant cuticular wax". Progress in Lipid Research. 42 (1): 51–80. doi:10.1016/S0163-7827(02)00045-0. ISSN 0163-7827. PMID 12467640.
  10. ^ a b c Suh, Mi Chung; Kim, Hae Jin; Kim, Hyojin; Go, Young Sam (2014-04-01). "Arabidopsis Cuticular Wax Biosynthesis Is Negatively Regulated by the DEWAX Gene Encoding an AP2/ERF-Type Transcription Factor". The Plant Cell. 26 (4): 1666–1680. doi:10.1105/tpc.114.123307. ISSN 1040-4651. PMC 4036578. PMID 24692420.
  11. ^ a b Raven, J.A. (1977). "The evolution of vascular land plants in relation to supracellular transport processes". Advances in Botanical Research. 5: 153–219. doi:10.1016/S0065-2296(08)60361-4. ISBN 9780120059058.
  12. ^ Barthlott, W.; Neinhuis, C (1997). "Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces". Planta. 202: 1–8. doi:10.1007/s004250050096. S2CID 37872229.
  13. ^ Freeman, S. (2002). Biological Science. New Jersey: Prentice-Hall, Inc. ISBN 978-0130819239.